(57)【要約】【課題】  高温の燃焼ガスに曝されやすく、かつ冷却が今まで困難であったガスタービンの端壁部分、即ち静翼シュラウド、動翼プラットフォーム及び分割環を選定して、これらの部品に対して、少ない冷却媒体流量で効果的に冷却可能な手段を提供する。【解決手段】  ガスタービンの高温に曝される部品の表面近傍に冷却媒体を通す多数の微細な流路を形成してなる冷却構造において、静翼シュラウド、動翼プラットフォーム又は分割環の燃焼ガスに曝される表面近傍に流路断面積を冷却媒体の流れ方向に沿って異ならせた乱流促進用冷却媒体流路５を形成し、同冷却媒体流路に冷却媒体を供給する入口開口６ａを燃焼ガスに曝されない面に設けた。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの高温に曝される部品の表面近傍に冷却媒体を通す多数の微細な流路を形成してなる冷却構造において、静翼シュラウド、動翼プラットフォーム又は分割環の燃焼ガスに曝される表面近傍に流路断面積を冷却媒体の流れ方向に沿って異ならせた微細な乱流促進用冷却媒体流路を形成し、同冷却媒体流路に冷却媒体を供給する入口開口を燃焼ガスから隔離した部分に設けたことを特徴とするガスタービン高温部品の冷却構造。
【請求項２】
前記冷却媒体流路を燃焼ガスの流れに沿う方向に設けるとともに、同冷却媒体流路の入口を燃焼ガス流の上流側に設け、同冷却媒体流路の出口を燃焼ガス流の下流側に設けたことを特徴とする請求項１記載のガスタービン高温部品の冷却構造。
【請求項３】
前記冷却媒体流路を流れ方向に沿って分割したことを特徴とする請求項２記載のガスタービン高温部品の冷却構造。
【請求項４】
出口開口部の圧力が低い冷却媒体流路ほど長い流路とすることを特徴とする請求項３記載のガスタービン高温部品の冷却構造。
【請求項５】
静翼シュラウド又は動翼プラットフォームにおいて、静翼又は動翼の近傍に前記冷却媒体流路の入口を設け、同静翼又は動翼から離れた位置に同冷却媒体流路の出口を設けたことを特徴とする請求項１記載のガスタービン高温部品の冷却構造。
【請求項６】
前記冷却媒体流路の出口開口を燃焼ガスに曝される表面に設け、同表面に同出口開口から燃焼ガスの流れ方向下流側に向かう冷却媒体の膜を形成することを特徴とする請求項１記載のガスタービン高温部品の冷却構造。
【請求項７】
前記冷却媒体流路の出口開口を冷却媒体を回収可能な経路に設けたことを特徴とする請求項１記載のガスタービン高温部品の冷却構造。
【請求項８】
前記冷却媒体が空気又は蒸気であることを特徴とする請求項１記載のガスタービン高温部品の冷却構造。
【請求項９】
前記冷却媒体流路が、冷却媒体を導入する入口導入部、中継部及び冷却媒体を排出する出口排出部において断面積を大きくした拡径部と、これら拡径部をつなぐ前記拡径部より小さい断面積をもつ連結流路とからなることを特徴とする請求項１記載のガスタービン高温部品の冷却構造。
【請求項１０】
静翼シュラウドの外周部に冷却媒体流路の入口開口を設けた段差面を形成し、同段差面に裏面に冷却媒体流路を形成した額縁状のカバープレートを嵌め込んで静翼シュラウド外周部に冷却媒体流路を形成したことを特徴とする請求項１記載のガスタービン高温部品の冷却構造。
【請求項１１】
静翼シュラウドの内側部に同静翼シュラウドの裏側に入口開口及び出口開口を設けた蒸気流路を設け、同静翼シュラウドの外周部に、同静翼シュラウドの裏側に入口開口を設け燃焼ガス流に接する面に出口開口を設けた空気流路を設けたことを特徴とする請求項１記載のガスタービン高温部品の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンの高温に曝される静翼シュラウド、動翼プラットフォーム又は分割環の燃焼ガスに曝される表面近傍に流路断面積を冷却媒体の流れ方向に沿って異ならせた乱流促進用冷却媒体流路を形成することによって、同流路の伝熱面積を増大させ、冷却効果を高めた冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンの性能と信頼性を同時に向上させるためには、次の相反する３つの条件、即ち（１）タービン入口温度が高いこと（性能向上のため必要）、（２）高温部品の部材温度が低いこと（部材温度が高いと信頼性が低下する。）、（３）冷却媒体（空気、蒸気など）流量が少ないこと（冷却媒体流量が多いと、性能が低下する。）、を満足させることが重要である。
これらの条件を同時に満足させるためには、少ない冷却媒体流量で、効果的に高温部品を冷却することが可能な冷却構造が必要である。
【０００３】
ガスタービンの高温に曝される部品の冷却構造として、例えば特許文献１（特開２００１−２５４６０４号公報）、特許文献２（特開２００４−４４５８８号公報）及び特許文献３（特開２００４−６１１０５号公報）には、ガスタービンの燃焼ガスに曝される部品、例えば１段静翼の外側シュラウド及び内側シュラウド、燃焼器ライナー、タービンブレード等に冷却媒体が流れる微細な流路を形成し、これらの部材を冷却する手段が開示されている。
【０００４】
特許文献１に開示された冷却構造を特許文献１の図１に相当する添付の図２７で説明する。図２７は、ガスタービンの一部拡大縦断面図であり、図２７において、燃焼器０１の取付フランジ０２と接合した尾筒フランジ０３には、１段静翼０４の両端に取り付けられた外側シュラウド０５及び内側シュラウド０６が接合し、高温燃焼ガスｇが燃焼器０１から流入し、後段側に流れる構成となっており、内側シュラウド０６は、静止側の車室に固定されている。
【０００５】
また外側シュラウド０５の外面及び内側シュラウド０６の内面には、格子状のリブからなるワッフルパターン０７がそれぞれ形成されており、このようにシュラウドの壁面に突起を形成することにより、壁面の強度を向上させている。また１段静翼０４の壁面の内側には全周に亘ってリブ０８が形成され、強度向上を図っている。
内側シュラウド０６の腹側及び背側の両端内部に冷却通路０９が設けられ、車室側から供給された冷却空気を前縁側から導いて流し、内側シュラウド０６の両側を冷却して後縁側に流出させる。
【０００６】
０１０は、タービュレータであり、冷却通路０９内に形成され、流れを攪拌して冷却降下を高めるものである。０１１は、複数の冷却穴であり、内側シュラウド０６の両端部に設けられ、内側から両端部に上面に貫通して開口し、冷却空気を端部上面に吹き出し、内側シュラウド両側端面を冷却する。一方静翼０４には、翼の表面全体に亘って翼壁を貫通する冷却穴が設けられ、その中の翼後縁の最後列にあたる０１２は拡大冷却穴であり、静翼０４の背後最後列の冷却穴を他の冷却穴よりも径を大きくし、空気中に含まれるゴミを流出できるようにしている。
【０００７】
なお０１３は、内側シュラウド０６を車室側に取り付ける取付フランジであり、０１４は、１段静翼０４の後流側に設けられた１段動翼であり、この１段動翼０１４は、プラットフォーム０１５に固定され、プラットフォーム０１５は、ロータディスクの周囲に取付けられており、動翼０１４はロータとともに回転する。なお０１６は、動翼０１４の先端部と微細な隙間を有して配置され、燃焼ガスｇの流路を形成する環状の分割環である。
【０００８】
また特許文献２及び３には、冷却を必要とする部品内にマイクロサーキットと称する微細な冷却流路を形成する部品を埋め込み、これにより部品内からの熱の対流移動（伝熱移動）を促進するとともに、冷却回路を冷却を必要とする部品表面に開口させて、同部品表面を横切る冷却空気の保護フィルムを形成する手段が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２５４６０４号公報
【特許文献２】特開２００４−４４５８８号公報
【特許文献３】特開２００４−６１１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら特許文献１〜３に開示されている冷却流路は、断面積が同一形状のものであり、冷却媒体の流れに積極的に乱れを生じさせて伝熱効果を高めるものとはなっていない。
特許文献１には、冷却通路０９内にタービュレータ０１０を形成して、流れを攪拌して冷却降下を高めることが開示されているが、具体的な手段の開示はない。
【００１１】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、高温の燃焼ガスに曝されやすく、かつ冷却が今まで困難であったガスタービンの端壁部分、即ち静翼シュラウド、動翼プラットフォーム及び分割環を選定して、これらの部品に対して、少ない冷却媒体流量で効果的に冷却可能な手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の冷却構造は、かかる目的を達成するもので、ガスタービンの高温に曝される部品の表面近傍に冷却媒体を通す多数の微細な流路を形成してなる冷却構造において、静翼シュラウド、動翼プラットフォーム又は分割環の燃焼ガスに曝される表面近傍に流路断面積を冷却媒体の流れ方向に沿って異ならせた乱流促進用冷却媒体流路を形成し、同冷却媒体流路に冷却媒体を供給する入口開口を燃焼ガスに曝されない面に設けたことを特徴とする。
【００１３】
本発明においては、まず冷却流路を微細なものとする。例えば冷却媒体流路の直径を１〜２ｍｍとする。また冷却流路を、流路断面積を冷却媒体の流れ方向に沿って異ならせた乱流促進用冷却媒体流路とすることにより、流路の圧力損失が増大し、同一の流量に対して多数の冷却流路を設けることができ、冷却流路の伝熱面積を増大することができる。また乱流を促進する形状としたことにより、冷却流路壁面の熱伝達率を増大させることができる。
【００１４】
本発明において、好ましくは、前記冷却媒体流路を燃焼ガスの流れに沿う方向に設けるとともに、同冷却媒体流路の入口を燃焼ガス流の上流側に設け、同冷却媒体流路の出口を燃焼ガス流の下流側に設ける。燃焼ガス流は上流側と下流側では圧力差があり、冷却媒体を燃焼ガス流の中に排出する場合、この圧力差を利用して冷却媒体を流すことができる。これによって冷却流路を長く取ることができ、その分冷却流路の伝熱面積を増やし、冷却効果を向上させることができる。
【００１５】
また本発明において、好ましくは、前記冷却媒体流路を流れ方向に沿って分割するようにする。冷却媒体流路を分割することにより、流路内での圧損が減るため、冷却媒体の流量を増やすことができ、これによって冷却効果を増すことができる。また冷却媒体流路を分割して、流路の長さを均一にすることにより、各流路の冷却効果を均一にすることができる。
また好ましくは、前記構成に加えて、出口開口部の圧力が低い冷却媒体流路ほど長い流路とする。即ち例えば翼周辺においては、腹側に配置された流路よりも背側に配置された流路を長くし、また燃焼ガスの上流側に配置された流露よりも下流側に配置された流路を長くする。このように流路の出口圧力の低い流路ほど流路長さを長くでき、これによって全体として各流路内の流速を均一化でき、そのため各流路における冷却効果を均一にすることができる。
【００１６】
また本発明において、好ましくは、静翼シュラウド又は動翼プラットフォームにおいて、静翼又は動翼の近傍に前記冷却媒体流路の入口を設け、同静翼又は動翼から離れた位置に同冷却媒体流路の出口を設けるようにする。翼付近に冷却効果の高い初期の冷却媒体を導入することにより、応力集中が起こりやすく熱応力の厳しい翼部とシュラウド又はプラットフォームの端壁との接合面の冷却効果を向上させることができる。
【００１７】
また本発明において、好ましくは、冷却媒体流路の出口開口を燃焼ガスに曝される表面に設け、同表面に同出口開口から燃焼ガスの流れ方向下流側に向かう冷却媒体の膜を形成するようにする。
これによって出口開口から燃焼ガス流の下流側のガスタービン部品表面に冷却媒体の膜を形成することができるため、冷却効果を一層向上させることができる。
また本発明において、好ましくは、冷却媒体流路の出口開口を冷却媒体を回収可能な経路に設けるようにする。これによって冷却媒体を回収し、他の用途へ再利用が可能となる。
【００１８】
また本発明において、好ましくは、冷却媒体流路が、冷却媒体を導入する入口導入部、中継部及び冷却媒体を排出する出口排出部において断面積を大きくした拡径部と、これら拡径部をつなぐ前記拡径部より小さい断面積をもつ連結流路とからなる。この冷却媒体流路は、前記拡径部と連結流路とで断面積が異なるため、乱流促進効果に優れており、また冷却媒体の導入部及び排出部が拡径されて断面積が大きくなっているため、冷却媒体の攪拌効果が著しい長所をもつ。
【００１９】
また本発明において、好ましくは、静翼シュラウドの外周部に冷却媒体流路の入口開口を設けた段差面を形成し、同段差面に裏面に冷却媒体流路を形成した額縁状のカバープレートを嵌め込んで静翼シュラウド外周部に冷却媒体流路を形成する。これによって冷却媒体流路を形成することが困難なシュラウド外周部に同流路を容易に形成することができる。
【００２０】
また本発明において、好ましくは、静翼シュラウドの内側部に同静翼シュラウドの裏側に入口開口及び出口開口を設けた蒸気流路を設け、同静翼シュラウドの外周部に、同静翼シュラウドの裏側に入口開口を設け燃焼ガス流に接する面に出口開口を設けた空気流路を設ける。
このように空気冷却と蒸気冷却とを併用することにより、ガスタービン性能への影響が小さい蒸気冷却を用いながら、蒸気冷却を採用することが難しいシュラウド周辺部も空気冷却によって効果的に冷却することができる。また同静翼シュラウドの裏側に入口開口及び出口開口を設けた蒸気流路を設けて、蒸気を回収するようにしたため、比熱及び熱伝達率が大きいために冷却効果の大きい蒸気を他の用途に再利用することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、静翼シュラウド、動翼プラットフォーム又は分割環の燃焼ガスに曝される表面近傍に流路断面積を冷却媒体の流れ方向に沿って異ならせた微細な乱流促進用冷却媒体流路を形成し、同冷却媒体流路に冷却媒体を供給する入口開口を燃焼ガスから隔離した部分に設けたことにより、冷却流路内を流れる冷却媒体に乱流を起こさせて熱伝達率を増大させることができるとともに、流路の圧力損失を増大させて、同一の冷却媒体流量に対して多数の冷却流路を設けることができ、これによって伝熱面積を増大させることができる。
このように本発明の冷却媒体流路を用いることにより、従来の冷却構造と比べて冷却効果を飛躍的に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【実施例１】
【００２３】
図１（ａ）は、本発明の第１実施例に係り、（ａ）は静翼部分の斜視図、（ｂ）は内側シュラウドを裏側から視た斜視図、（ｃ）は冷却流路の立体図、（ｄ）は、内側シュラウドの裏側カバープレートを示す斜視図、（ｅ）は外側カバー板７を表側から視た斜視図、（ｆ）は外側カバー板７を裏側から視た斜視図である。
図１において、１は静翼本体であり、内側シュラウド２に取付けられている。２ａは、中央に静翼本体１が取付けられた内側シュラウド２の高温ガス側部、２ｂは、高温ガス側部２ａに対して段差を有する外枠部である。高温ガス側部２ａ及び外枠部２ｂには、それぞれ冷却流路に連通した開口３及び４が設けられている。
内側シュラウド２の裏側には、（ｂ）に図示されているように、（ｃ）にその立体図が示されている冷却媒体の流路５が加工され、また流路５の間に補強リブ８が設けられている。
【００２４】
冷却流路５の加工方法は、例えば図２に示すような化学加工（エッチング）を用いたり、あるいは図３に示すように、シュラウド（ワークピース）２７の裏側に形成される流路２８と同じ形状をもつ放電電極２９を用いた放電加工で成形する。この放電加工法を用いると、流路を微細なものとすることができるとともに、化学加工より単純な工程とすることができる。なお化学工程の（ｃ）及び（ｄ）は、厚さ方向に段差を設ける場合にのみ実施される。
【００２５】
冷却流路５は、図１（ｂ）及び（ｃ）に図示されるように、カバープレート６に設けられた冷却流路用開口６ａと一致する導入端部５ａ、連結路５ｂ、拡径部５ｃ、排出端部５ｄ及び空気放出路５ｅとからなり、これを基本構成としている。空気放出路５ｅは、内側シュラウド２の高温ガス側部２ａに設けられた開口３と一致する。従って（ｄ）に示すカバープレート６が（ｂ）に示す内側シュラウド２の裏側に取付けられたとき、開口６ａに一致する導入端部５ａを除いて冷却流路５はカバープレート６で覆われる。
車室側から供給された冷却空気がカバープレート６の開口６ａを通って，冷却流路５の導入端部５ａから排出端部５ｄまで流れ、空気放出路５ｅから内側シュラウドの高温ガス側部２ａの開口３を通って放出される。
【００２６】
また内側シュラウド２の外枠部２ｂには、図１（ｆ）に示すカバー板７が当接される。カバー板７の裏側には、（ｆ）に示す端部冷却流路７ａが刻設されており、端部冷却流路７ａは、拡径された流路入口７ｂ、中継拡径部７ｅ及び流路出口７ｃと、これらの拡径部を連絡し、拡径部より小さい断面積を有する連結部７ｆとからなっている。内側シュラウド２の外枠部２ｂにカバー板７が当接されたとき、外枠部２ｂの開口４が流路入口７ｂと一致し、また流路出口７ｃは、（ｅ）に示す表側の開口７ｄに一致する。従って車室側から供給された冷却空気は、外枠部２ｂの開口４から端部冷却流路７ａの流路入口７ｂに入り、流路出口７ｃから開口７ｄを通って燃焼ガス流路側に排出される。
【００２７】
かかる第１実施例においては、静翼１の内側シュラウド２の高温ガス側部２ａ及び外枠部２ｂにそれぞれ冷却流路５及び端部冷却流路７ａが形成され、内側シュラウド２の裏側から冷却空気が供給され、燃焼ガス流路に面する表側から吹き出されるので、内側シュラウド２の高温ガス側部２ａ及び外枠部２ｂがともに冷却され、また冷却空気がそれらの表面から吹き出されるので、その表面に冷却空気の膜が形成され、さらに冷却効果を高めることができる。
また冷却流路５及び端部冷却流路７ａは、ともにそれらの断面積が流れ方向に沿って異なり、乱流を促進する構成となっているので、冷却流路の伝熱面積を増大でき、これによって熱伝達率を増加して、冷却効果を高めることができる。
第１実施例では静翼の内側シュラウドを例として説明したが、静翼の外側シュラウド、動翼のプラットフォーム、分割環でも同様の冷却構造が有効であることは言うまでもない。
【実施例２】
【００２８】
次に本発明の第２実施例を図４に基づいて説明する。図４の（ａ）は内側シュラウド１１の断面図、（ｂ）は、第１カバープレート１２の斜視図、（ｃ）は、内側シュラウド１１の裏側の斜視図である。図４において、（ａ）に示すように、内側シュラウド１１の裏側に、第１のカバープレート１２、サポート１３及び第２のカバープレート１４を、それぞれ空間をもうけて順に溶接又はロウ付けによって組み付けることによって、微細蒸気冷却流路１５を形成する。１６は、第１のカバープレート１２に設けられた蒸気入口、１７は同蒸気出口、１８は、第２のカバープレート１４に設けられた蒸気入口、１９は同蒸気出口、２０は、第１及び第２カバープレート１２及び１４を支持するリブである。また２１は燃焼ガス側面を示し、また２２は、内側シュラウド１１の外枠部に設けられた端部微細空気流路、２３は同空気通路の空気入口、２４は同空気通路の空気出口である。
【００２９】
（ｂ）に示すように、第１カバープレート１２に設けられた蒸気入口１６及び蒸気出口１７は、第１カバープレート１２が（ｃ）に示す内側シュラウド１１の裏側に被せられると、内側シュラウド１１の裏側に刻設された微細冷却流路１５の導入端部１５ａ及び排出端部１５ｂに一致する。なお微細冷却流路１５は、断面が拡径された導入端部１５ａ、排出端部１５ｂ及び中継拡径部１５ｃと、これらの拡径部を連結し、拡径部に比べて断面の小さな連結路１５ｄとからなる。
これによって蒸気ｓが第２カバープレート１４の蒸気入口１８から入り、第１カバープレート１２の蒸気入口１６→冷却流路１５の導入端部１５ａ→排出端部１５ｂ→蒸気出口１７→第２カバープレート１４の蒸気出口１９の順に流れる蒸気ｓの冷却流路が形成される。
【００３０】
また内側シュラウド１１の外枠部は、入口２３から出口２４に流れる空気ａの流路が形成される。なお冷却流路１５は、前記第１実施例の図１（ｃ）に図示された空気流路と比べて、燃焼ガス側面に空気を排出する放出路５ｅがなく、代わりに、蒸気出口１９から内側シュラウド１１の裏側に戻すようにしている点を除き、同一の構成を有しているので、前記第１実施例と同様に乱流促進効果があり、かつ冷却流路の伝熱面積を増大でき、これによって熱伝達率を増加して、冷却効果を高めることができる。
【００３１】
さらに内側シュラウド１１の周辺部は、空気冷却としており、空気冷却と蒸気冷却とを併用することにより、空気に比べ比熱及び熱伝達率が大きく、ガスタービン性能への影響の小さい蒸気冷却を用いながら、蒸気冷却とすることが困難な周辺部も効果的に冷却することができる利点がある。
第２実施例では静翼の内側シュラウドを例として説明したが、静翼の外側シュラウド、動翼のプラットフォーム、分割環でも同様の冷却構造が有効であることは言うまでもない。
【実施例３】
【００３２】
次に本発明の第３実施例を図５に基づいて説明する。図５の第３実施例は、図１（ｃ）に示すような、流れによって流路断面積が異なる微細な冷却流路３３を、静翼シュラウド、動翼プラットフォーム及び分割環３１のいずれかで燃焼ガスの流れに沿う方向に設ける。３２は、静翼又は動翼の外形の輪郭を示す。
燃焼ガス流は上流側（図５では左側）と下流側（図５では右側）では圧力に差があり、冷却媒体を燃焼ガス通路に排出する場合、この圧力差を利用して冷却媒体を流すことができる。このため冷却流路３３を長く取ることができ、その分冷却流路の伝熱面積を増やし、冷却効果を向上させることができる。
【実施例４】
【００３３】
次に図６は、本発明の第４実施例を図６に基づいて説明する。第４実施例による冷却通路４３は、図５の冷却流路３３を流れ方向で分割したものである。図５の配置例では、冷却流路３３の長さが不揃いであり、冷却流路によって冷却効果が不均一となる欠点があるが、本配置例では、冷却流路を分割して長さを均一にすることにより、冷却効果を均一にすることができる。
また冷却流路を分割して短くすることにより、冷却媒体の流量を増やして冷却効果を増大することができる。
【実施例５】
【００３４】
次に図７に本発明の第５実施例による微細冷却流路を示す。図７に示す冷却流路５３は、微細冷却流路を燃焼ガスの流れ方向に沿って設ける点は、図５又は図６の配置例と同様であるが、本配置による冷却流路５３は、下流側に行くほど流路を長くしている。
こうすることにより出口圧力の低い流路ほど長くなって、各流路内の流速を均一化することができ、そのため各流路の冷却効果を均一にすることができる。
【実施例６】
【００３５】
次にさらに本発明の第６実施例を図８に基づいて説明する。第６実施例は、静翼シュラウド又は動翼プラットフォームのいずれかで、静翼又は動翼６２から離れる方向に冷却流路６３を設け、冷却流路６３の入口６３ａを翼６２の近傍に設け、冷却流路６３の出口６３ｂを翼６２から遠い位置に設けたものである。静翼又は動翼６２付近は、冷却流路の設置が困難であり、また応力集中が起き易い。この部分に冷却流路６３の入口６３ａを設けて冷却温度の低い冷却媒体を導入することで、冷却媒体効果を高めるようにしている。
【００３６】
次に図９は、冷却媒体流路の出口部の構造の例を示すもので、図９において、冷却媒体流路７１の出口７３を高温ガス側面７４に設けるもので、これによって高温ガス側面７４に冷却媒体の空気フィルムｆを形成することができ、これによって冷却媒体効果を増大することができる。
また図１０は、冷却流路８１の出口８３を高温ガス側面８４側でなく、冷却媒体入口８２側に設けたもので、冷却媒体を回収することができ、回収した冷却媒体をさらに別の箇所に有効利用できる。例えばオープンサイクルのガスタービンで冷却媒体として蒸気を用いた場合、蒸気は空気より比熱及び熱伝導率が大であるため、その分冷却効果が大きく、回収した蒸気は、他の部分の冷却媒体に利用可能なほか、蒸気タービンや熱利用機器に送り、熱源として利用可能である等多くの利点がある。
【００３７】
また本発明で採用可能な冷却流路の断面形状の例を図１１〜１８に示す。図１１の例は、前記第１実施例で採用したものであり、乱流促進効果があり、また円形のパターンなので応力集中が小さい利点がある。図１２の例は、同様に乱流促進効果があり、円形のパターンであるので、応力集中が小さく、また図１１のものより伝熱面積を広くとることができ、かつ流路を密集させることができる。図１３の例は、乱流促進効果があるとともに、角部があるため、熱伝達を促進できる。
【００３８】
図１４の例は、同様に乱流促進効果があるとともに、角部があるため、熱伝達も促進でき、図１３の例より流路を密集させることができる。また図１５の液敵型は、乱流を促進させるとともに、図１２のものより熱伝達が効果的に促進され、図１４のものより応力集中が緩和される利点がある。
【００３９】
図１６の冷却流路は、互いに隣接し合う流路の冷却媒体の流れ方向が逆になっている流路であり、乱流促進効果があり、また図１３のものより流路を密集させることができる。また図１７のものも互いに隣接し合う流路の冷却媒体の流れ方向が逆になっている流路であり、乱流促進効果があり、図１４のものより流路を密集させることができる。また図１８の流路も互いに隣接し合う流路の冷却媒体の流れ方向が逆になっている流路であり、乱流促進効果があり、図１５のものより流路を密集させることができる。
【実施例７】
【００４０】
図１９は、本発明の第７実施例を示す断面図であり、図１９において、冷却流路９１の高温ガス側面９２側に段差９１ａを設け、乱流を促進させる冷却流路の例である。段差９１ａを設けることにより、流路を高温ガス側面９２に近づけやすくなるという利点がある。なお９４はカバープレートである。また図２０は、本発明の第８実施例を示す断面図であり、図２０において、流路１０１の裏面側に段差１０１ａを設け、乱流を促進する。裏面１０３側に、即ちカバープレート１０４側に流路を設けることにより、図１９の構造よりも加工が容易になる。
【実施例８】
【００４１】
図２１は、本発明に係る冷却流路を有するシュラウド面１１１の裏面（冷却側）にリブ１１３を設けてシュラウド面１１１を補強した実施例（実施例８）である。なお１１２は、静翼の外周輪郭を示す。本実施例によって、シュラウド１１１の内部に冷却媒体流路を設けることによりシュラウド面を薄せざるを得ない場合でも、十分な強度を保持することができる。
【実施例９】
【００４２】
次に静翼シュラウド本発明の冷却媒体流路の製作方法に係る第９実施例を図２２に基づいて説明する。図２２においては、静翼１２２のシュラウド本体１２２に溝１２３を刻設しておき、溝１２３をカバープレート１２４で覆うことにより、冷却媒体流路を形成する。この製作方法では、低コストで冷却媒体流路を形成することができる。
【実施例１０】
【００４３】
次に図２３に示す本発明の第１０実施例においては、静翼シュラウド１３２の外周部１３２ａの端部を端部品１３３として別体に製造し、端部品１３３に溝１３４を刻設することによって、冷却が難しいシュラウド外周部１３２ａの冷却が可能となる。本製作方法によれば、部品点数を減らすことができ、また端部品１３３が２面でシュラウド本体１３２に接合することができるため、正確な組み付けが可能となる利点がある。
【実施例１１】
【００４４】
次に図２４及び図２５に図示される本発明の第１１実施例による製作方法は、静翼シュラウド１４２の外周部１４２ａに、最初にスロット１４３を刻設しておき、そこに溝１４４ａを刻設したプレート１４４を嵌め込む。この製作方法では、図２３に図示する第１０実施例の製作法と比べて、燃焼ガス流に接する側に接合面を設けないで済む利点がある。
【実施例１２】
【００４５】
なお図２５において、プレート１４４には冷却流路１４８が刻設されている。冷却流路１４８は、シュラウド１４２の外周下部１４３ｂに穿設された入口開口１４６に一致する導入拡径部１４８ａと、シュラウド１４２の外周上部１４３ａに穿設された出口開口１４７に一致する排出拡径部１４８ｄ、連絡路１４８ｂ及び中継拡径部１４８ｃからなり、図１（ｃ）の冷却流路と同一の構成を有している。
【００４６】
従ってシュラウド１４２の裏側から導入された冷却媒体ｃは、入口開口１４６→導入拡径部１４８ａ→排出拡径部１４８ｃ→出口開口１４７の経路を通ってシュラウド１４２の燃焼ガス側表面から噴出し、出口開口４７の燃焼ガス流下流側に冷却媒体の膜を形成することにより、冷却効果を向上させることができる。
【００４７】
次に図２６に示す本発明の第１２実施例による製作方法は、シュラウド本体１５２の鋳造時に鋳型に溝１５４のパターンを設けることにより、冷却流路を形成する。この製作方法では、安価に流路を作ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によれば、ガスタービンの高温に曝される静翼シュラウド、動翼プラットフォーム又は分割環の燃焼ガスに曝される表面近傍に、冷却効果の高い冷却媒体流路を容易にかつ安価に形成できるため、ガスタービンの性能向上と信頼性の維持に大きく貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１実施例に係り、（ａ）は静翼部分の斜視図、（ｂ）は内側シュラウドを裏側から視た斜視図、（ｃ）は冷却流路の立体図、（ｄ）は、内側シュラウドの裏側カバープレートを示す斜視図、（ｅ）は外側カバー板を表側から視た斜視図、（ｆ）は外側カバー板を裏側から視た斜視図である。
【図２】前記第１実施例において、化学加工（エッチング）による冷却流路の製作工程を示す工程図である。
【図３】前記第１実施例において、放電加工による冷却流路の製作方法を示す説明図である。
【図４】本発明の第２実施例に係り、（ａ）は内側シュラウド１１の断面図、（ｂ）は、第１カバープレート１２の斜視図、（ｃ）は、内側シュラウド１１の裏側の斜視図である。
【図５】本発明の第３実施例を示す斜視図である。
【図６】本発明の第４実施例を示す斜視図である。
【図７】本発明の第５実施例を示す斜視図である。
【図８】本発明の第６実施例を示す斜視図である。
【図９】本発明による冷却媒体流路の出口部の構造例を示す断面図である。
【図１０】本発明による冷却媒体流路の出口部の構造の別の例を示す断面図である。
【図１１】本発明で採用可能な冷却流路の断面形状の例を示す説明図である。
【図１２】本発明で採用可能な冷却流路の断面形状の別の例を示す説明図である。
【図１３】本発明で採用可能な冷却流路の断面形状の別の例を示す説明図である。
【図１４】本発明で採用可能な冷却流路の断面形状の別の例を示す説明図である。
【図１５】本発明で採用可能な冷却流路の断面形状の別の例を示す説明図である。
【図１６】本発明で採用可能な冷却流路の断面形状の別の例を示す説明図である。
【図１７】本発明で採用可能な冷却流路の断面形状の別の例を示す説明図である。
【図１８】本発明で採用可能な冷却流路の断面形状の別の例を示す説明図である。
【図１９】本発明の第７実施例を示す断面図である。
【図２０】本発明の第８実施例を示す断面図である。
【図２１】シュラウド面をリブで補強した例を示す斜視図である。
【図２２】本発明の第９実施例に係り、（ａ）は静翼シュラウドの斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図２３】本発明の第１０実施例に係り、（ａ）は静翼シュラウドの斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図２４】本発明の第１１実施例に係り、（ａ）は静翼シュラウドの斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図２５】（ａ）は前記第１１実施例の斜視図、（ｂ）は（ａ）の構成を分解して示す斜視図である。
【図２６】本発明の第１２実施例に係り、（ａ）は静翼シュラウドの斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図２７】従来のガスタービンの冷却構造を示す縦段立面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    静翼本体
２    内側シュラウド
３、４、６ａ    開口
５、１５    本体冷却流路
６、１２、１４、９４、１０１    カバープレート
７ａ、２２    端部冷却流路
８    補強リブ
１５    本体微細冷却流路
３３、４３、５３、６３、７１、８１、９１    冷却流路
７２、８２    冷却媒体入口
７３、８３    冷却媒体出口
９１ａ、１０１ａ    段差
９２、１０２    高温ガス側面
【図１】
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【図２】
2006188962.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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